Boyutları Kontrol Edilebilen ZnO Nanokristaller Sentezlenmesinde Yeni Bir Yöntem
Hazırlayan: Dr. Bunyamin Karagöz, Prof. Dr. Niyazi Bıçak
İTÜ Kimya Bölüm
Proje Özeti:
Nanotanecik eldesi için literatürde birçok proses olmasına rağmen kimyasal metodlar
(ıslak kimya prosesler) enerji tasarrufundan dolayı daha fazla tercih edilmektedir.
Yarı iletken çinko oksit, titanyum dioksit, CS2 veya CdSe mikroelektronikte ve daha
birçok alanda kullanım alanı bulmasından dolayı bu tür nanotaneciklere çok ciddi ilgi
duyulmaktadır. ZnO nanotaneciklerinin 3.37 band-aralık enerjisi ve 60 meV gibi yüksek
eksiton bağlanma enerjisine sahip olmasından dolayı özel bir ilgi uyandırmaktadır. ZnO
nanotaneciklerin elde edilmesinde kullanılan; sol-jel, karboksilli asitlerle (oleik asit)
kısmi tuz oluşumu ve ayarlanmamış sitokiyometri yaklaşımı başarılı yöntemlerdir[1].
Kimyasal yolla nanotanecik sentezilerinde kontrollü-çekirdek büyümesi prensibi
uygulanarak veya amfifilik blok kopolimerler kullanarak sağlanabilmektedir. Ancak bu
yaklaşımların tanecik boyutlarını kontrol etmedeki başarısı sınırlıdır.
İTÜ ’deki araştırma labratuarımızda “ligand değişim metodu” kullanılarak boyutları
ayarlanabilen ZnO nanotaneciklerinin sentezlenebileceği gösterilmiştir. Sanayi
ölçekli üretime müsait bu proseste dodesilamin varlığında çinkotetramin kompeksi
kullanılarak çinko oksit nanotanecikleri sentezlenmiştir. Bu aşamada su-alkol
karışımından amonyağın yavaş yavaş uzaklaşmasıyla yüzeyinde dodesilamin bulunan
nanotanecikler (60-210 nm) sentezlenmiştir. Burada ayrıca, nanotanecik boyutuyla
L/M oranını ilişklendiren basit bir teorik model ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar
nanotanecik boyutunun L/M oranı ile ters orantılı olduğunu ve bunun boyut kontrolünde
anahtar parametre olduğunu göstermiştir (şekil-1).
Elde edilen nanotanecikler yüzeyindeki koordine olmuş amino gruplarının glisidil
metakrilat blok kopolimerinin yapısındaki epoksi grupları arasındaki reaksiyonuyla
kolayca bohçalanmıştır. Bu işlem çekirdekte çapraz bağlı matrix içinde çinko oksit
nanotanecikleri ile kabukta PMMA lineer zincirleri içeren bir yapı verir.